Чому небо блакитне? Тому, що у Землі є атмосфера

Чому небо блакитне? Тому, що у Землі є атмосфера

Розбираємо сонячне світло

Сонячне світло, яке здається нам білим, неоднорідне. Він складається з суміші електромагнітних хвиль. Деякі з них мають частоту коливання, яку здатна сприймати сітківка людського ока. Про такі хвилі кажуть, що вони належать до оптичного діапазону. Всі хвилі випромінювання мають різну довжину. Найменшу - фіолетовий колір (380 нанометрів), найбільшу - червоний (720 нанометрів). Якщо всі хвилі випромінювання, розкладені на спектр, знову зібрати воєдино - знову вийде біле світло. Але чому небо блакитне над нашими головами, а не біле?

Хвиля за хвилею

Повітря, яке ми дихаємо, також здається нам прозорим. Якби це дійсно було так, ніякого повітря б не було, і небо над нами було б постійно чорним, з яскравими немигаючими зірками. Таку картину бачили астронавти на Місяці, у якої відсутня атмосфера. А на Землі, де небо блакитне, повітря складається з молекул, які мають цікаву здатність: під впливом електромагнітної хвилі певної довжини вони самі починають випромінювати такі ж хвилі. Ось тільки довжина у них дещо інша.

Яке небо блакитне!

Коли біле сонячне світло проходить через молекули повітря, воно ніби відфільтровується за спектром. Хвилі з меншою частотою коливання (червоний, помаранчевий, жовтий, зелений) молекули не збуджують. Це відбувається, коли спектр випромінювання доходить до глибокого блакитного і синього відтінків. Відбувається фізичне явище розсіювання світла в повітрі, причому саме з тією частотою коливання, яка сприймається сітківкою ока як насичений блакитний колір. Тоді чому небо блакитне, а не фіолетове, адже частота коливання цієї хвилі ще вища? Справа в тому, що, по-перше, частка фіолетового кольору в спектрі мала, а по-друге, він розсіюється вже у верхніх шарах атмосфери. Його можна розгледіти з кабіни космічного корабля під час суборбітального польоту або при виході на орбіту.

Від світанку до заходу сонця

Дуже важливе питання, на яке обов 'язково треба відповісти: "Чому небо блакитне днем до цього було червоно-жовтим на сході і знову стане таким же на заході сонця?" Відповідь проста: на розсіювання сонячних променів в атмосфері впливає її товщина. Коли Сонце в зеніті, промені від нього до поверхні Землі проходять найкоротшим шляхом. Коли ж Сонце тільки показується з-за горизонту рано вранці або хилиться до заходу заходу пізно ввечері, його промені йдуть до наземного спостерігача по дотичній. Шлях до сітківки ока стає набагато довшим, і на цьому шляху сонячне світло "" відфільтровується "" шаром атмосфери до червоного і жовтого тонів. У нього і пофарбовується звичне блакитне небо. Якщо схід або захід сонця спостерігається на морському або океанському узбережжі, він може бути переважно помаранчевим - через повітря, насичене частинками солі, що також беруть участь у розсіюванні.

А як на інших небесних тілах?

Але чому небо блакитне, тобто таке ж, як і на Землі, не може бути, наприклад, на Марсі чи Титані? Ясно, що колір неба від складу атмосфери не залежить. І тут відповідь проста. Тонка марсіанська атмосфера практично постійно забруднена піднятою з поверхні пилом оксиду заліза, яка переважно і розсіює сонячне світло, залишаючи лише відтінки червоного і помаранчевого. А колір атмосфери найбільшого супутника Сатурна пояснюється наявністю в ній "смогу" "з вуглеводнів. До того ж товста атмосфера більшу частину скупого світла Сонця просто не пропускає вниз, і на поверхні Титану панують помаранчеві сутінки.